发表在《自然能源》(Nature Energy)杂志上的一项新研究发现，如果一小部分但至关重要的电力线受到保护，免受风暴破坏，那么由热带气旋造成的大规模停电几乎可以完全避免。波茨坦气候影响研究所(PIK)的科学家开发了一种新方法，可用于识别这些临界线并增加系统的恢复力。
基于美国墨西哥湾沿岸德克萨斯州电网的模型，他们的分析揭示了大规模停电的实际发生方式以及如何防止停电。德克萨斯州的电网经常受到飓风和较弱的热带风暴的袭击，在全球变暖的情况下，这种风险预计会大大增加。
“我们的分析首次展示了电网如何对不断变化的风暴做出反应。通过模拟高压输电线路风致故障的共同演化和由此产生的级联停电，我们发现了电网中哪些部分是最关键的，因为它们的故障具有级联影响，导致主要的停电。这似乎是网络本身的特性，而不是风暴的精确路径，”PIK科学家和研究作者弗兰克赫尔曼说。
科学家们将热带气旋风场演变的模型与德克萨斯州电网的动态模型结合在一起，采用一种创新的时空方法，使他们能够描述风暴引起的级联停电的演变。
“这是一项具有挑战性的任务，因为风暴和停电的时间尺度可能非常不同。“通过结合PIK在基于事件的热带风暴和电网建模方面的专业知识，我们设法确定了关键线路，这些线路的故障可能引发大规模停电，”科学家Mehrnaz Anvari说，他在PIK进行了这项研究，现在是弗劳恩霍夫算法和科学计算研究所“网络评估技术”小组组长。
“我们发现，某些线路的故障可能引发影响整个地区或城市的大规模停电。地区或城市在一个大的连锁反应中失败，而不是逐渐失败。我们的研究表明，如果通过加固输电塔或使用地下电缆来保护不到1%的电网(在德克萨斯州电网的情况下是20条线路)免受风暴破坏，这种瀑布几乎可以完全避免。”
“通过这种方式，可以大大降低主要人口中心停电的风险。值得注意的是，保护相同的一小部分相关线路对所考虑的所有七次历史飓风都有效，”研究作者和PIK科学家克里斯蒂安·奥托说。
德克萨斯州的电力系统经常受到飓风和较弱热带风暴的影响，为深入研究这些复杂的影响和潜在的适应方案提供了完美的环境。
科学家们开发了一个模型，模拟了风暴对德克萨斯州电网的损害，并研究了历史上七次热带气旋中每一次的10,000种潜在损害，包括主要的飓风哈维(2017年)和艾克(2008年)。他们的方法使他们能够重现观察到的供应故障。
“热带气旋是最具破坏性的极端天气事件之一。随着全球变暖，预计最强烈风暴的峰值风速将增加，除非我们相应地适应，否则这些风暴造成的破坏可能会增加。我们的新方法为电网运营商提供了一个关键的工具，以确定有效的适应方案，并有助于使我们的基础设施网络适应新的气候现实，”PIK“转型途径”研究部主任兼科学家Katja Frieler说。
更多信息:Julian strmer等人，通过硬化临界线提高德克萨斯州电网对极端风暴的恢复能力，自然能源(2024)。DOI: 10.1038/s41560-023-01434-1由波茨坦气候影响研究所提供引文:飓风和电网:用一种新的方法消除大规模停电(2024年，3月1日)检索自2024年3月1日https://techxplore.com/news/2024-03-hurricanes-power-grids-large-scale.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
